Schutz des Betriebsmechanismus von Freiluft-Vakuumschaltbrechern

In den letzten Jahren haben mittelspannungsfreie Vakuumschaltkreise erhebliche Fortschritte gemacht und beachtliche Ergebnisse erzielt, insbesondere in der Spannungsklasse von 12 kV, wo Vakuumschaltkreise einen absoluten Vorteil haben. Derzeit sind die Betriebsmechanismen, die häufig mit 12 kV-Außen-Vakuumschaltkreisen ausgestattet werden, meist Federbetriebsmechanismen.

Derzeit konzentrieren sich Produkte für Außen-Vakuumschaltkreise oft auf das Design und den Schutz des Hauptkreises des Schalters, während die Lebensdauer des Betriebsmechanismus während des Betriebs vernachlässigt wird. Letztendlich spiegelt sich die gesamte Lebensdauer des Schalters in den Öffnungs- und Schließvorgängen der Kontakte wider, und diese Vorgänge werden durch den Betriebsmechanismus realisiert. Daher spielen die Arbeitsleistung, Zuverlässigkeit und Qualität des Betriebsmechanismus eine entscheidende Rolle für die Arbeitsleistung und Zuverlässigkeit des Schalters.

Hauptursachen für Fehlfunktionen des Federmechanismus

Fehlerarten und -ursachen während des Schalterbetriebs

Während des langfristigen Betriebs des Schalters umfassen die Fehlerarten des Mechanismus das Versagen des Mechanismus beim Öffnen und Schließen sowie unvollständiges Öffnen und Schließen. Die Hauptursachen sind wie folgt: Schäden an den Komponenten des Schalters und des Mechanismus, Korrosion der Komponenten des Schalters und des Mechanismus, die Qualität der Montage zwischen dem Mechanismus und dem Schalter und Fehler in sekundären elektrischen Komponenten.

• Gründe für Komponentenschäden: Erstens ist die Festigkeit der Komponenten im Entwurfsprozess unzureichend. Zweitens gibt es Fehlbedienungen durch die Bediener. Drittens wird die Festigkeit der Komponenten aufgrund von Korrosion reduziert.

• Komponentenkorrosion: Die Korrosion der Komponenten des Schalters und des Mechanismus führt zu Verklemmungen der Komponenten, was den Widerstand des Systems erhöht. Im korrodierten Zustand können die Öffnungs- und Schließkräfte des Schalters bei Werkverlassen nicht mehr die erforderlichen Öffnungs- und Schließkräfte des Schalters erfüllen, was zu unvollständigem Öffnen und Schließen führt. Besonders die weit verbreiteten Rückstell-Drehfeder- oder Zugfedern im Federbetriebsmechanismus werden aufgrund von Korrosion defekt, was zum Fehlfunktionieren des Mechanismus führt.

• Montagequalität: Die Montagequalität des Mechanismus und des Schalters, einschließlich der Frage, ob die Befestigungskomponenten sicher befestigt sind und ob der Schalter ordnungsgemäß eingestellt ist, beeinflusst den Betrieb des Schalters.

• Fehler in sekundären elektrischen Komponenten: Die Wegschalter, Hilfsschalter und Endplatten, die im Federbetriebsmechanismus verwendet werden. Wenn die Qualität dieser Komponenten schlecht ist oder der Kontakt unzuverlässig, beeinträchtigt dies den normalen Betrieb des Schalters und die Signalübertragung und kann sogar zu anderen Unfällen führen. Neben der Korrosion durch Feuchtigkeit selbst können sekundäre Komponenten auch aufgrund der Korrosion der Mechanismuskomponenten und der Verklemmung der Mechanikbewegung nicht normal schalten, was zur Verbrennung des Motors oder des Auslösegeräts führen kann.

Aus der oben genannten Analyse ergibt sich, dass unter den vier Hauptursachen das Korrosionsproblem des Mechanismus drei davon beeinflusst. Das Korrosionsproblem des Mechanismus ist der Hauptfaktor, der die lange Lebensdauer und hohe Zuverlässigkeit des Schalters beeinträchtigt.

Hauptursachen für Mechanismuskorrosion

Die Korrosion der Mechanismuskomponenten ist die Hauptursache für das Versagen des Federbetriebsmechanismus. Schwere Korrosion auf der Oberfläche der Komponenten beeinträchtigt erheblich das Erscheinungsbild des Produkts, verringert die mechanische Festigkeit der Übertragungskomponenten und beeinflusst die Leistung des Produkts. Die grundlegenden Ursachen für die Komponentenkorrosion sind das Material der Komponenten, das Strukturdesign, der Herstellungsprozess und insbesondere die Oberflächenbehandlung der Komponenten, die sich nicht an schwierige Umwelt- und Klimabedingungen anpassen können.

• Auswirkungen der Metallmaterialqualität: Die häufig verwendeten Materialien im Produkt sind Stahl, Kupfer, Aluminium und ihre Legierungen. Stahl und Kupfer sind die Hauptmaterialien im Mechanismus. Es wurde bewiesen, dass Stahlkomponenten, die nur auf einer 15 μm starken Zinkschicht angewiesen sind, nicht dauerhaft vor der Erosion durch Feuchtigkeit geschützt sind. Messing unterliegt in feuchter Luft dezinkierender Korrosion, und die im Mechanismus häufig verwendeten Kupferschläuche füllen sich in der Passungslücke mit Pulver, das durch dezinkierende Korrosion entsteht, wodurch die Bolzen nicht mehr rotieren können.

• Auswirkungen des Produktdesigns, der Komponentenstruktur und der Bearbeitungstechnologie: Kugellager können aufgrund mangelnder Abdichtung korrodiert werden, wodurch Feuchtigkeit in die Lager eindringen kann. Rost kann aufgrund von Wasserabsatz, Kondensation und Wassersammeln auftreten. Darüber hinaus sind Lücken, tote Winkel, Nuten, rauhe Oberflächen der Komponenten und die Verbindungspunkte zwischen den Komponenten Bereiche, die besonders anfällig für Korrosion sind.

• Auswirkungen der Metalloberflächen-Schutztechnologie: Die meisten Komponenten des Produkts sind mit Zink oder Elektrophorenlack überzogen. Im tatsächlichen Mechanismus-Montageprozess wird die Oberflächenbeschichtung oft geopfert, um die Übertragungsgenauigkeit zu gewährleisten, und die Beschichtung auf der Passungs- und Befestigungsfläche muss entfernt werden, was im Widerspruch zur Zweckmäßigkeit der Oberflächenbehandlung steht.

Maßnahmen zur Lösung des Problems der Mechanismuskorrosion

Um das Problem der Komponentenkorrosion zu lösen, verwenden Hersteller in der Regel eine große Anzahl von rostfreien Stahlkomponenten und verstärken die Abdichtung des Schalters und des Mechanismus. Obwohl die Verwendung von rostfreiem Stahl als Rohmaterial die Korrosionsbeständigkeit verbessern kann, ist der Materialpreis relativ hoch, die Bearbeitung der Komponenten schwierig und eine Massenproduktion nicht einfach. Die meisten Rollenlager in den Normteilen bestehen aus Stahl und können den Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit nicht gerecht werden. Diese Methode behandelt nur die Symptome und nicht die Ursache.

Das Verwenden eines luftdichten Aufbaus, ähnlich dem von ZW20A, ohne SF6-Gas zu füllen und stattdessen eine Verbundisolierung zu verwenden, gefüllt mit sauberem Stickstoff, um die Komponenten zu schützen, ist eine idealere Wahl.

Schlussfolgerung

Zusammenfassend sollte die neue Generation von Außen-Vakuumschaltkreisen eine Verbundisolierung anwenden, um das Volumen des Schalters zu reduzieren und den Bedarf an Miniaturisierung zu erfüllen. Der Schalterkörper und der Mechanismuskasten sollten separat abgedichtet sein, um die Wartung des Mechanismus zu erleichtern. Sauberer Stickstoff sollte gefüllt werden, um die Komponenten zu schützen.